Introduzione a.net. Raffaele Cappelli

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1 Raffaele Cappelli

2 .NET Framework.NET Framework Architettura Common Language Runtime (CLR) Compilazione ed esecuzione del codice Assembly Class Library Classi di base Windows Forms Linguaggi per.net Raffaele Cappelli Ingegneria e scienze informatiche Università di Bologna 2

3 .NET Framework Che cos è? Un componente di Windows che permette di sviluppare, eseguire e distribuire applicazioni e servizi web. Obiettivi: Fornire un unico ambiente di sviluppo object-oriented sia per applicazioni eseguite localmente che in remoto Mettere a disposizione un ambiente di esecuzione dei programmi che riduca problematiche di deployment e conflitti fra versioni diverse Aumentare la sicurezza e affidabilità del codice Fornire agli sviluppatori strumenti analoghi in applicazioni Windows, Web, Windows Phone. Raffaele Cappelli Ingegneria e scienze informatiche Università di Bologna 3

4 .NET Framework Struttura Si compone di due elementi principali: CLR e Class Library. Common Language Runtime (CLR) Si occupa dell esecuzione dei programmi Fornisce servizi base quali gestione della memoria e degli thread È responsabile della sicurezza e affidabilità dei programmi I programmi eseguiti dal CLR sono detti managed applications Class Library Una vasta collezione, gerarchica ed estendibile, di classi Sia funzionalità di base (file, stringhe, strutture dati, accesso a database), che per specifiche tipologie di applicazioni (Console applications, Windows GUI applications, Web services,...) Raffaele Cappelli Ingegneria e scienze informatiche Università di Bologna 4

5 .NET Framework Esecuzione delle applicazioni Managed applications: programmi eseguiti dal CLR Unmanaged applications: applicazioni tradizionali Applicazioni unmanaged (esempio un DBMS, o un web server) possono ospitare al loro interno il.net Framework, chiedendo al CLR di eseguire componenti managed Raffaele Cappelli Ingegneria e scienze informatiche Università di Bologna 5

6 CLR e CLI: non solo Windows CLR è l implementazione Microsoft di CLI (Common Language Infrastructure) CLI è uno standard ISO (ISO/IEC 23271:2003) ISO/IEC 23271:2003 defines the Common Language Infrastructure (CLI) in which applications written in multiple high-level languages may be executed in different system environments without the need to rewrite the applications to take into consideration the unique characteristics of those environments. [ Esistono già altre implementazioni di CLI: SSCLI (Shared Source Common Language Infrastructure): disponibile per Windows, FreeBSD e Macintosh.NET Compact Framework: per dispositivi PocketPC, SmartPhone,... Mono: implementazione Open Source per Linux... Raffaele Cappelli Ingegneria e scienze informatiche Università di Bologna 6

7 CLR Terminologia CTS - Common Type System Sistema di tipi unificato e inter-linguaggio Due categorie di tipi (Value Type e Reference Type) CLS - Common Language Specification Uno standard a cui qualsiasi linguaggio per.net deve aderire; prevede un sottoinsieme minimo del CTS (utile per garantire interoperabilità fra linguaggi differenti) In questo modo tutti i linguaggi.net possono beneficiare del Class Library CIL - Common Intermediate Language (MSIL nell implementazione Microsoft) Un linguaggio indipendente dalla CPU che può essere efficientemente tradotto nel linguaggio macchina di una data CPU JIT- Just In Time Compiler Non tutto il codice CIL di un programma viene sempre eseguito: solo la parte necessaria viene compilata un istante prima della sua esecuzione Il codice compilato viene memorizzato per successive esecuzioni VES Virtual Execution System L ambiente di esecuzione (macchina virtuale) Raffaele Cappelli Ingegneria e scienze informatiche Università di Bologna 7

8 CLR Terminologia (2) Assembly Insieme di funzionalità sviluppate e distribuite come una singola unità applicativa, composta da uno o più file Completamente auto-descrittivo grazie al suo manifest Manifest Stabilisce l identità dell assembly in termini di nome, versione, livello di condivisione tra applicazioni diverse, firma digitale,... Definisce quali file costituiscono l implementazione dell assembly Specifica le dipendenze in fase di compilazione da altri assembly... Application Domain Unità di elaborazione.net (un assembly deve essere caricato in un Application Domain per poter essere eseguito) Più leggero di un processo (più Application Domain possono risiedere nello stesso processo, ma vi sono meccanismi di sicurezza e isolamento) Raffaele Cappelli Ingegneria e scienze informatiche Università di Bologna 8

9 CLR Esecuzione managed applications Le managed applications sono scritte in MSIL, che il CLR è in grado di eseguire, offrendo vari servizi Managed code (MSIL) Common Language Runtime (CLR) Funzionalità specifiche di CLR (es. Garbage Collection) Funzionalità esistenti (es. I/O su file) mediate da CLR Sistema operativo (Win32, ) Raffaele Cappelli Ingegneria e scienze informatiche Università di Bologna 9

10 CLR, codice MSIL e compilatore JIT Codice Sorgente Compilazione Compilatore linguaggio Codice MSIL Manifest Assembly (file.exe o.dll) Esecuzione La prima volta che ogni metodo è chiamato Codice Macchina Compilatore JIT Raffaele Cappelli Ingegneria e scienze informatiche Università di Bologna 10

11 Un esempio: Sorgente MSIL ASM Sorgente (C#) MSIL Codice Macchina e ASM (Intel 80386) Raffaele Cappelli Ingegneria e scienze informatiche Università di Bologna 11

12 CLR Struttura Base Class Library Support Thread Support Type Checker Security Engine COM Marshaler Exception Manager Debug Engine MSIL to Native Compilers Code Manager Garbage Collector Class Loader Raffaele Cappelli Ingegneria e scienze informatiche Università di Bologna 12

13 CLR Vantaggi Ambiente object-oriented Qualsiasi entità è un oggetto Classi ed ereditarietà pienamente supportati Anche tra linguaggi diversi Riduzione errori comuni di programmazione Linguaggi fortemente tipizzati Gestione eccezioni Prevenzione dei memory leak: Garbage Collection Indipendenza dal sistema operativo Senza perdere troppa efficienza grazie al JIT che può ottimizzare il codice per la specifica piattaforma Piattaforma multi-linguaggio I componenti di un applicazione possono essere scritti con linguaggi diversi Raffaele Cappelli Ingegneria e scienze informatiche Università di Bologna 13

14 .NET Framework Class Library La Class Library è indipendente dal linguaggio e dal modello di programmazione.net Framework RAD, Componenti VB Forms Subclassing, Potenza, Espressività MFC/ATL Stateless, Codice incapsulato in pagine HTML ASP Windows API Raffaele Cappelli Ingegneria e scienze informatiche Università di Bologna 14

15 Class Library ASP.NET Web Forms Web Services Mobile Internet Toolkit Windows Forms ADO.NET and XML Base Class Library Raffaele Cappelli Ingegneria e scienze informatiche Università di Bologna 15

16 Class Library Principali namespace Services Description Discovery Protocols Caching Configuration System.Web UI HtmlControls WebControls Security SessionState System.WinForms Design ComponentModel System.Drawing Drawing2D Printing Imaging Text System.Data System.Xml ADO SQL XSLT Serialization Design SQLTypes XPath Collections Configuration Diagnostics Globalization IO Net Reflection Resources System Security ServiceProcess Text Threading Runtime InteropServices Remoting Serialization Raffaele Cappelli Ingegneria e scienze informatiche Università di Bologna 16

17 System namespace System Collections Configuration Diagnostics Globalization IO Net Reflection Resources Security ServiceProcess Text Threading Runtime InteropServices Remoting Serialization Raffaele Cappelli Ingegneria e scienze informatiche Università di Bologna 17

18 Class Library Classi di base Tipi di dati, conversioni, formattazione Strutture dati: Array, Liste, Hash,... I/O: file di testo e binari, compressione,... Rete: HTTP, TCP/IP socket,... Sicurezza: Permessi, crittografia,... Testo: Codifiche, espressioni regolari,... Supporto per la localizzazione (multi-lingua)... Raffaele Cappelli Ingegneria e scienze informatiche Università di Bologna 18

19 Class Library Programmazione Windows System.Windows.Forms Design ComponentModel System.Drawing Drawing2D Imaging Printing Text Raffaele Cappelli Ingegneria e scienze informatiche Università di Bologna 19

20 Windows Forms Classi per realizzare interfacce utente grafiche (GUI) Coniugano la semplicità del Visual Basic con la potenza delle MFC Basate su componenti ed eventi Layout automatico dei controlli Supporto grafico avanzato (GDI+) Un insieme di controlli predefiniti molto ricco Componenti per l accesso a database Supporto ActiveX Supporto per la stampa Unicode... Raffaele Cappelli Ingegneria e scienze informatiche Università di Bologna 20

21 Linguaggi per.net Qualsiasi linguaggio conforme al CLS Forniti da Microsoft C++, C#, F#, VB.NET, JScript Forniti da terze parti Perl, Python, Pascal, APL, COBOL, Eiffel, Haskell, ML, Oberon, Scheme, Smalltalk,... Tutti i linguaggi.net possono utilizzare la Class Library e le funzionalità del framework, ma il linguaggio principe è il C#! Raffaele Cappelli Ingegneria e scienze informatiche Università di Bologna 21

22 Linguaggi per.net Esempi Class HelloWorldApp Shared Sub Main() Visual Basic.NET System.Console.WriteLine("Hello, world!") End Sub End Class class HelloWorldApp { static void Main() C# { System.Console.WriteLine("Hello, world!"); } } IDENTIFICATION DIVISION PROGRAM-ID. MAIN ENVIRONMENT DIVISION DATA DIVISION WORKING-STORAGE SECTION PROCEDURE DIVISION DISPLAY "Hello, World!" END PROGRAM MAIN. COBOL.NET Raffaele Cappelli Ingegneria e scienze informatiche Università di Bologna 22

23 .NET Framework Risorse Siti web Raffaele Cappelli Ingegneria e scienze informatiche Università di Bologna 23